KR102280904B1 - 전자기 코일을 이용한 초점식 체외충격파 치료기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원뿔형 구조로 형성되며, 전원을 인가받아 충격파를 발생시키는 코일; 상기 코일의 외면에 위치하며, 상기 코일에 의해 생성된 충격파의 변화에 따라 진동하는 금속멤브레인; 및 상기 충격파를 전달하는 충격파 전달 매질을 담지하고, 상기 코일이 내부에 수용되도록 원뿔형 구조를 형성하는 본체;를 포함하여, 충격파를 초점으로 집중시켜 한 곳에 모이도록 함으로써, 원하는 치료 부위에 정확하게 충격파를 전달시켜 치료 효과를 극대화하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자기 코일을 이용한 초점식 체외충격파 치료기기{FOCUSED EXTRACORPOREAL SHOCK WAVE THERAPY APPARATUS USING ELECTROMAGNETIC COIL}

본 발명은 체외충격파 치료기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일에서 발생한 충격파 에너지를 환부에 가하여 환자의 통증을 억제하는 비수술 치료 기기이다.

국내외 시장에서 비침습 의료기기의 수요 급증에 따른 고급형 및 보급형 의료기기의 개발이 중요하다. 현재 비침습 의료기기로는 중성자 치료기, 하이푸 등이 있으나, 해당 제품 가격 및 이를 이용한 치료비용이 매우 고가이다. 또한, 중성자 치료기, 하이푸 등의 비침습 의료기기는 방사능 피폭 문제나 제한적인 적응증으로 인해 치료 가능한 대상이 매우 제한적이다. 그에 반해 체외충격파 치료는 비교적 많은 범위에서 사용될 수 있어 국내외로 다양한 적응증에 대해 기술이 개발되고, 임상시험이 진행되고 있다.

체외충격파란 물리적 압력을 체내에 가하는 원리를 이용한 것으로, 개발 초기 단계에서의 충격파는 인체의 석회나 요로결석을 제거하기 위해 사용되었고, 최근에는 인대, 근육 및 힘줄의 초기 손상 단계에서부터 치료를 위해 사용한다. 체외충격파를 이용한 체외충격파 치료는 대표적인 비수술 치료법 중 하나로, 요로 결석을 깨트리는 원리와 같이 체외에서 충격파를 병변 부위에 가하면 조직 또는 혈관에 미세 손상이 생기게 되고, 이후 혈류량을 증가되고, 신생 혈관 생성이 유도되며 혈액순환이 증진된다. 따라서, 체외충격파 치료는 손상된 조직, 손상 부위의 주위 조직, 골절 부위의 뼈를 자극하고 활성화하여 통증을 감소시키면서 조직과 뼈를 재활성시키는 작용을 한다.

체외충격파를 이용한 체외충격파 치료는 다양한 종류가 있는데, 기술원리에 의해 분류하면 액전식, 전자기식, 압전소자식, 신전자기식, 공압식 등의 유형이 있고, 충격파의 종류에 의해 분류하면, 초점식, 발산식 유형이 있다.

체외충격파 치료기기는 가동 시 충격파의 생체 회복 치료 기제를 통증 부위에 효과적으로 적용함으로써 신체 부위의 자체 회복 기제를 강화하여 비침습적으로 전립선염으로 인한 통증을 완화시킨다. 현재 상용화되어 일반적으로 사용되는 체외충격파 치료는 통증을 일으키는 병변 부위에 1,000~1,500회의 충격파를 발생시키며, 시술 시간은 약 10분 정도로 입원 없이 이루어질 수 있다.

체외충격파 치료는 약물을 전혀 사용하지 않아 부작용이 없고, 치료 도중 뿐만 아니라 치료 후에도 발생되는 합병증이 거의 없는 장점이 있다.

그러나, 체외충격파 기기를 이용한 치료에 있어서 기존의 장비는 충격파를 확산시켜 넓은 범위에 열을 전달하여 통증을 경감시키는 방법으로 치료를 했으나 충격파 전달의 깊이가 충분하지 않고, 정확한 충격파의 전달이 어려워 치료 효율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 체외충격파 치료기기로서, 구조가 단순하며 충격파를 효과적으로 집중시켜 병변 부위에 전달함으로써 환자의 통증을 경감시키면서도 치료 효과를 극대화하는 성능을 가진 체외충격파 기기를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원뿔형 구조로 형성되며, 전원을 인가받아 충격파를 발생시키는 코일; 상기 코일의 외면에 위치하며, 상기 코일에 의해 생성된 충격파의 변화에 따라 진동하는 금속멤브레인; 및 상기 충격파를 전달하는 충격파 전달 매질을 담지하고, 상기 코일이 내부에 수용되도록 원뿔형 구조를 형성하는 본체;를 포함하여, 충격파를 초점으로 집중시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 충격파 전달 매질은, 액체인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 금속 멤브레인과 상기 충격파 전달 매질의 접촉을 방지하는 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 충격파 발사 시간(간격)을 제어하는 독립형 충격파 발사 모듈을 구비함으로써, 경제성 및 동작성이 우수한 체외충격파 치료기기를 제공한다. 또한, 충격파 모듈을 특성화하여 설계함으로써 하나의 장비로부터 적응증에 따라 특성화된 치료 솔루션을 제공한다.

본 발명에 따르면, 코일로부터 나오는 충격파를 굴절시켜 한 곳에 모이도록 하는 초점형 방식을 통해, 원하는 치료 부위에 정확하게 충격파를 전달시켜 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화하는 장점을 갖는다. 이때, 충격파를 굴절시키는 별도의 렌즈가 없어 가벼운 것이 특징이다. 본 발명에 따르면, 충격파가 굴절되어 한 곳에 모이므로, 에너지 효율이 높고 소모품의 수명이 길며, 잡음 및 방전 불꽃이 없다.

도 1은 종래의 평면적으로 감긴 코일로 이루어진 체외충격파 치료기기의 모습을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치의 단면으로서, 내부 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치에서 발생한 충격파가 집중되는 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치가 전류세기에 따른 압력 초점영역을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 코일이 구비된 체외충격파 발생 장치를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 종래의 평면적으로 감긴 코일로 이루어진 체외충격파 치료기기의 모습을 나타낸다.

종래에 코일이 평면으로 감겨있는 체외진단기기의 경우, 진동 멤브레인에 의해 발생된 충격파는 코일이 감긴 방향과 수직으로 발생된다. 이때, 충격파를 집중시키기 위해 코일에서 발생된 충격파를 거울을 통해 반사시키거나 기저부 코일에서 오목렌즈를 활용하였다. 코일과 진동 멤브레인과 일정 거리 떨어진 곳에 렌즈를 위치시켜 렌즈를 통해 충격파를 집중시킨다. 이때, 렌즈의 무게로 체외충격파 치료기기 자체의 무게가 증가되고, 체적이 커질 수 있으며, 잡음이 크고 방전 불꽃이 생기며 전극의 수명이 짧을 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치(1)의 단면으로서, 내부 구조를 나타낸다. 체외충격파 발생 장치(1)는 발생된 충격파를 이용하여 신체부위에 충격파 자극을 가함으로써 족부근막염, 테니스 엘보, 아킬레스건, 어깨, 팔꿈치, 발목 등 관절 부위에 발생하는 통증을 완화시킴과 동시에 자가치유 프로세스를 일깨움으로써 근골격계의 만성통증 증후군을 효과적으로 치료할 수 있다. 체외충격파 발생 장치(1)는 코일(10), 본체(30), 금속 멤브레인(50), 절연막(70)으로 구성된다.

코일(10)은 외부의 전력원으로부터 전원을 입력받아 생성된 전류를 통해 충격파를 발생시킬 수 있다. 코일(10)은 발생한 충격파는 초기에 작은 원으로 시작하여 회오리 모양으로 점점 원의 반지름이 커지는 원뿔형일 수 있다. 또한, 코일(10)은 중심부와 바깥쪽이 서로 다른 높이를 가지는 형태일 수 있다. 코일(10)의 중심부는 바깥쪽보다 높이가 낮은 위치에 있고, 바깥쪽은 중심부보다 높이가 높은 위치에 있는 형태일 수 있다. 코일(10)이 반구형 또는 중심부가 움푹패인 형태를 유지함으로써 발생된 충격파가 별도의 렌즈 등의 추가경 없이도 하나의 초점으로 집중될 수 있어 컴팩트하게 디자인 가능하다. 코일(10)은 본체(30)의 표면에 부착되어 나선형의 형태를 유지할 수 있으며, 본체(30)는 오목한 반구형 bowl형 표면을 유지할 수 있다. 한편, 코일(10)의 크기 및 원뿔의 지름은 발생시키는 충격파 에너지의 크기 및 치료 용도에 맞게 적절히 구현할 수 있도록 크기에 제한을 두지 않는다. 또한, 코일(10)은 집속되는 초점의 위치, 집속시키고자 하는 충격파의 영역, 에너지의 크기 등에 맞게 다양하게 형성될 수 있다.

코일(10)에 인가되는 전원의 크기를 조절함으로써 환자에 치료할 수 있는 충격파 에너지를 조절할 수 있고, 초점영역의 크기에 거의 영향을 미치지 않고 충격파 에너지를 조절할 수 있다. 코일(10)로부터 발생한 진동은 금속 멤브레인(50) 및 충격파 전달 매질에 전달되며, 이 진동은 충격파 특성을 가진다. 충격파 전달 매질은 충격파를 전파시키고, 금속 멤브레인(50)은 코일(10)과 함께 진동하며 충격파를 전파한다.

본체(30)는 코일(10)에서 발생된 충격파를 전달하는 충격파 전달 매질을 담지할 수 있다. 충격파 전달 매질은 코일(10)의 진동에 의해 생성된 충격파를 전파시킬 수 있는 임의의 매질일 수 있으며, 물, 오일 등의 액체 또는 실리콘, 우레탄 등 다양한 물질로 제작될 수 있어 재료에 한정되지 않는다.코일(10)의 원뿔형태를 유지할 수 있도록 지탱하며, 플라스틱, 알루미늄, 강철 등의 다앙향 재질로 제작될 수 있다. 본체(30)의 형태는 코일(10)이 내부에 수용되도록 원뿔형 구조로 형성될 수 있으며, 포물선 또는 이론적인 설계에 의해 특수한 형태의 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 체외충격파 발생 장치(1)의 용도 또는 코일(10)의 형태에 따라 결정될 수 있다.

본체(30)는 추가적인 외부 케이스와 결합하여 핸드피스 기능을 할 수 있어 시술자는 본체(30)를 파지하여 시술할 수 있다.

금속 멤브레인(50)은 전자기장에서 힘을 받는 임의의 금속 또는 알루미늄재질로 제작될 수 있으며, 곡면을 장착하고 있는 판 형태일 수 있다. 금속 멤브레인(50)은 코일(10)에 강한 전류가 흐르면 코일로부터 유도된 자장에 의해 진동할 수 있다. 금속 멤브레인(50)은 코일(10)의 안쪽에서 코일(10)과 밀접하게 위치하여, 코일(10)로부터 발생한 진동에 의해 함께 진동하여 충격파를 빠르게 전달할 수 있다. 금속 멤브레인(50)의 진동이 충격파원(shock wave source)으로 사용될 수 있다.

금속 멤브레인(50)은 코일(10)의 내면을 둘러싸며 내부에 수용되도록 코일(10)과 유사한 원뿔형 구조로 형성될 수 있고, 포물선 또는 이론적인 설계에 의해 특수한 형태의 곡면으로 형성될 수 있다. 즉, 체외충격파 발생 장치(1)의 용도 또는 코일(10)의 형태에 따라 금속 멤브레인(50)의 형태가 결정될 수 있다. 또한, 금속 멤브레인(50)은 코일(10)에서 발생된 진동으로 코일(10)과 함께 진동되며, 충격파를 전파시키므로, 집속되는 초점의 위치, 집속시키고자 하는 충격파의 영역, 에너지의 크기 등에 맞게 다양하게 형성될 수 있다.

절연막(70)은 금속 멤브레인(50)의 일면에 위치할 수 있다. 절연막(70)은 금속 멤브레인(50)과 코일(10)이 충격파 전달 매질과 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 절연막(70)은 전기절연성을 가지는 임의의 재질로 형성될 수 있어 고무, 종이 등의 재질로 제작될 수 있다.

절연막(70)은 금속 멤브레인(50)의 형태와 유사하게 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치(1)에서 발생한 충격파가 집중되는 모습을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따르면, 코일(10)로부터 발생한 충격파는 원뿔형으로 굽은 코일(10)의 형태적 특성으로 인해 하나의 초점으로 집중된다. 충격파 에너지가 집중되기 때문에 피부 또는 조직을 통과할 수 있고 환부에 대한 집중적인 치료가 가능하다. 강력하고 변화가능한 충격파는 원뿔형 코일(10)에 고전류를 흘려보냄으로써 발생한다. 코일(10)은 오목한 형태의 본체(30)에 부착되어 형태를 유지할 수 있다. 코일(10)은 약 30 ~ 80번 회전된 형태로 구성될 수 있다. 코일(10)에 강한 전류를 인가시키면, 코일(10)은 전류로 인해 유도된 자장에 의해 진동을 일으킨다. 이 진동이 충격파원(shock wave source)이다. 코일(10) 및 본체(30)가 오목한 그릇 형태를 유지함으로써, 발생된 충격파는 한 초점에 모이게 되고, 초점은 최고 높은 압력점으로 나타난다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 체외충격파 발생 장치(1)가 전류세기에 따른 압력 초점영역을 나타낸 것이다. 도 4(a)는 낮은 세기의 전류에서의 충격파 발생 영역을 나타내고, 도 4(b)는 상대적으로 중간 세기의 전류에서의 충격파 발생 영역을 나타내며, 도 4(c)는 높은 세기의 전류에서의 충격파 발생 영역을 나타낸다. 도 4에서 -6dB는 로컬의 피크압력의 50%정도의 압력 초점영역(focal area)을 의미한다. 예를 들어, 10MPa 압력의 경우, 10MPa의 50%인 5MPa가 해당하는 영역이 -6dB이다. 따라서, 로컬의 피크압력의 50%인 -6dB의 압력 초점영역이 치료영역(treatment area)에 해당한다. 코일(10)의 중심부에서 발생한 충격파는 최대 5MPa 깊이로 환부의 피부 내로 침투가능하다. 도 4(c)에서 충격파가 집중되는 초점영역에서의 압력은 약 17.6MPa이며, 이때 초점영역에서의 충격파의 깊이는 약 54~66mm일 수 있다. 초점영역에서의 압력레벨은 시술자의 선택에 따라 10단계로 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 코일(10)이 구비된 체외충격파 발생 장치(1)를 나타낸 것이다. 코일(10)은 코일(10)이 맞닿는 본체(30)의 면의 중심으로부터 원형을 이루며 지름이 점차 커져가는 소용돌이 형태일 수 있다. 또한, 코일(10)은 오목한 모양으로 그 중심이 가장자리보다 높이가 낮은 형태일 수 있다. 본체(30)는 코일(10)이 구비되므로, 본체(30)의 양면 중 코일(10)과 닿는 면은 코일(10)의 오목한 형태와 대응되도록 형성될 수 있다.

1 : 체외충격파 발생 장치
10 : 코일
30 : 본체
50 : 금속 멤브레인
70 : 절연막

Claims (3)

1. 하기 코일로부터 발생한 충격파를 전달하는 충격파 전달 매질을 담지하고, 원뿔형 구조로 형성되어 하기 코일을 내부에 수용하는 본체;
   중심점을 기준으로, 상기 중심점과 높이차를 형성하면서 상기 중심점으로부터의 길이가 길어지며 회전하는 나선형을 이루며, 전원을 인가받아 충격파를 발생시키는 코일; 및
   상기 코일의 내면에 위치하며, 상기 코일에 의해 생성된 충격파의 변화에 따라 진동하는 금속 멤브레인을 포함하고,
   상기 코일은
   원뿔형인 상기 본체의 원뿔 꼭짓점에 상기 중심점이 위치하여 상기 본체에 수용됨으로써, 충격파를 원뿔 내부의 임의의 초점으로 집중시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 체외충격파 발생 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 충격파 전달 매질은,
   액체인 것을 특징으로 하는 체외충격파 발생 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속 멤브레인과 상기 충격파 전달 매질의 접촉을 방지하는 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 체외충격파 발생 장치.

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